3月29日 ， 长征六号改运载火箭成功发射 ， “长征家族”再添新成员 。 这其中 ， 少不了中国航天科技集团八院811所研制的箭上电池的助力 。
高压锂电首次“亮箭”
作为我国首型固体捆绑火箭 ， 长征六号改的4个固体助推器上 ， 配置有8台电动伺服机构 。 这8个在火箭飞行时执行运载火箭姿态和轨道控制任务的“大块头” ， 其能量需求不是一般的高 ， “瞬时输出功率达80多千瓦 ， 而在这之前 ， 我们研制的箭上电池最大输出功率仅有10多千瓦 。 ”中国航天科技集团有限公司八院811所运载火箭电池技术负责人王冠介绍 。
【新火箭配新电池！270伏高压锂电首次“亮箭”】
文章图片

运载火箭上常规采用的28伏低压锂电不能满足要求 ， 811所研制人员为这8个电动伺服量身打造了270伏高压锂电 ， 让“大块头”有“大能量” 。 而270伏的高压锂电 ， 在国内运载领域是首次应用 。
为了实现这个首次 ， 811所研制人员走出了一条集产学研一体的道路 。 从思路提出 ， 到工程落实 ， 他们靠不断的调研学习和一遍一遍的试验确定方案 。 2014年 ， 在单体电池设计满足高倍率输出要求之后 ， 一系列关于飞行环境适应性的考验又来了 。
长征六号改箭上电池设计师王舒丹介绍 ， 对于箭上电池来说 ， 长征六号改的使用环境是目前运载火箭里面最为苛刻的 。 高压锂电安装在助推器尾端 ， 飞行时间约为2分钟 ， 在这短短的2分钟内 ， 电池组需要承受130℃的高温 ， 而锂电池单体安全可靠使用的最高环境温度约为60℃ ， 原先的电池组保温材料仅可承受90℃的高温 。 与此同时 ， 电池组还需经历高强度的振动和冲击 ， 振动量级是之前的1.5倍 。

文章图片

为了确保高压锂电首次“亮箭”旗开得胜 ， 研制人员从细节着手 ， 从内到外 ， 加固减震 ， 选用抗力学性更高、耐高温性更好的电池组保温减震材料 ， 通过一轮又一轮的高温试验、振动与冲击试验 ， 让高压锂电顺利通过了“高温+高量级振动”的双重考验 。 同时 ， 通过更改电池组结构设计 ， 解决了高压锂电在低气压空间环境中的电晕问题 。
270伏的高压锂电 ， 于操作人员也是陌生的场景 。 研制人员采用了分布式高压电池技术 ， 将其拆分成3个电池组模块串联组成 ， 有效减少了高压带来的操作风险 。

文章图片

经过多次系统级试验考核 ， 高压锂电池组的功率输出性能表现优异 ， 最初“1组高压锂电为1台伺服机构供电”的设计方案 ， 也因此改为“1组高压锂电为2台电动伺服机构供电” ， “相当于由‘1对1服务’变为‘1对2服务’ ， 满足火箭设计指标的同时 ， 也达到了减重的效果 。 ”王冠说道 。
为后续型号箭上电池应用奠定基础
作为国内首个全箭采用锂电方案的新型运载火箭 ， 长征六号改使用的锂电数量高达20块 ， 为运载火箭“历史之最” 。 新电池体系的应用 ， 也为后续型号箭上电池的应用奠定了产品化基础 。
据811所运载电源事业部副部长吕士银介绍 ， 在开展这20块为长征六号改量身定制的箭上电池研制过程中 ， 811所同步启动了箭上锂电池的产品化工程 ， 形成了以长征六号改为主线 ， 同步结合在役火箭箭上电池换代的需求 ， 按要求、分容量孵化出了箭上电池的产品系列 ， 形成了八院运载火箭箭上电池的产品化型谱 。